Выбор вида и метода получения заготовок.

Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. На выбор формы, размеров и способа получения заготовки большое значение имеет конструкция и материал детали. Вид заготовки оказывает значительное внимание на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.

Произведем технико-экономический расчет двух вариантов изготовления заготовки: методом горячей объемной штамповки на ГКМ и проката.

Годовой объем выпуска деталей 7500 шт. Материал детали - сталь 40Х ГОСТ 4543-71,σ_в=785. Масса детали – 3,22 кг.

Рассмотрим два варианта получения данной детали:

Вариант 1. Заготовка из проката. Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемой детали определяем промежуточные припуски по таблицам. За основу расчета принимаем наружный диаметр детали 60h10 мм. Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности детали 60h10 мм.

Технологический маршрут обработки данной поверхности:

Операции: 005 Токарная

               010 Токарная

                015 Термическая

               020 Шлифовальная

 Припуски на подрезание торцовых поверхностей определяют по [3, стр. 41, табл. 3.12 Добрыднев И.С.] Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения»], а припуски на обработку наружных поверхностей (точение и шлифование) - [3, по табл. 3.13].

При черновом точении припуск на обработку составляет 4,5мм, а при чистовом 2мм и на шлифование 0,5мм. Припуск на обработку двух торцевых поверхностей заготовки равен 1,2мм.

Определяем промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласно технологическому процессу:

На токарную операцию 010:

D_p=D_ном+2z₀=60+0,5=60,5 мм,

где D_P – расчетный диаметр заготовки, D_ном – номинальный диаметр обрабатываемой поверхности, z₀ – общий припуск на обработку на одну сторону.

 На токарную операцию 005:

D_p=D_ном+2z₀=60,5+2=62,5 мм

Расчетный диаметр заготовки:

D_p=D_ном+2z₀=62,5+4,5=67 мм

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-71 [3, стр. 43, табл. 3.14].

Нормальная длина проката стали повышенного качества при диаметре 53-110мм 4-7м. Отклонения для диаметра 70мм равны .

Общая длина заготовки:

L_заг=L_д+2z_подр=282+2·1,2=284,4 мм

где - номинальная длина детали по рабочему чертежу, мм.

Предельные размеры на длину заготовки выбираем по справочнику [1, стр. 228, Приложение 2 Сборник задач и упражнений «Технология машиностроения» Аверченков В.И., Горенко О.А.]. Тогда округляя, получим L_заг=284,4±0,3(мм)=284,7.

Объем заготовки определяем по плюсовым допускам

 

Массу заготовки определяем по [3, формула 3,8]:

m_з=ρ·V_з=0,00785кг/см³·1095см³=8,6 кг.

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления заготовки. Потери на зажим  принимаем 20

Заготовку отрезают на ножницах. Это самый производительный и дешевый способ.

Разрабатываем эскиз на заготовку получаемую методом проката (рис. 1).

Рис.1 Заготовка методом проката.

Длину торцевого обрезка проката определяем из соотношения L_обр.т.=(0,3÷0,5)d=0,3·70=21,0мм

где d- диаметр сечения заготовки, мм; d=70мм:

Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяется по [3, формула 3.10]:

Из проката длиной 4м

мм. принимаем 13 заготовок

где L пр – длина выбранного проката, мм; Х – число заготовок, изготавливаемых из принятой длины проката, шт.; L з – длина заготовки, мм; L р – ширина резца, мм.

Из проката длиной 7м

мм. принимаем 24 заготовки

Остаток длины проката некратен и определяется в зависимости от принятой длины проката:

Из проката длиной 4м

L_нк4=L_пр-L_от-L_заж-(L_з·x₄)=4000-21-20-(284,7·13)=257,9 мм

Или

Из проката длиной 7м

L_нк7=L_пр-L_от-L_заж-(L_з·x₄)=7000-21-20-(284,7·24)=126,2 мм

Или

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиной 7м наиболее экономичен, чем прокат длиной 4м. Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составляет:

Материал на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составляет

Общие потери (%) к длине выбранного проката

П_по=П_нк+П_от+П_заж=1,8+0,3+0,29=2,39

Расход на одну деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле:

Коэффициент использования материала

Стоимость заготовки из проката

С_зп=С_м·m_зп-(m_зп· m_д)·(С_отх/1000)=0,139·8,8-(8,8-3,22)·(36,8/1000)=1,02

 

Вариант 2. Заготовка изготовлена методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

Степень сложности С2. Точность изготовления поковок – класс2. Группа стали – М2.

Припуски на номинальные размеры детали назначают по [3, прил. 12].

На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчетные размеры заготовки:

D₆₀=D_н+2z=60+2·3=66мм

D₅₀=D_н+2z=50+2·3,3=56,6мм

L₇₀= D_н+2z=70+2·3=76мм

D₃₈=D_н+2z=38+2·3=44мм

L₁₈₃= D_н+2z=183+2·3=189мм

D₃₅=D_н+2z=35+2·3=41мм

L₂₃= D_н+2z=23+2·3=29мм

L₄₄= D_н+2z=44+2·3=50мм

D₃₂=D_н+2z=32+2·2,5=37мм

L₃₂= D_н+2z=32+2·3=38мм

Предельные отклонения на размеры заготовки определяем по табличным нормативам (ГОСТ 7505-74*)

Допуски на размеры штампованной заготовки [3, табл. 3.5]:

Разрабатываем эскиз на штампованную заготовку по второму варианту с техническими требованиями на изготовление (рис. 2).

Рис.2 Штампованая заготовка

 

Определим объем заготовки, с учетом плюсовых допусков мысленно разбив на шесть фигур: V1,V2,V3,V4,V5,V6.

V_общ=V1+V2+V3+V4+V5+V6=44,2+41,5+90+271,3+90+70,6=607,6

Масса штампованной заготовки:

m_з=ρ·V_общ=0,00785кг/см³·607,6см³= 4,77кг

Принимая неизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объемной штамповке равными 10 %, определим расход материала на одну деталь:

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку

Стоимость заготовки из штамповки

С_зп=С_м·m_зп-(m_зп· m_д)·(С_отх/1000)=0,139·5,247-(5,247-3,22)·(36,8/1000)=2,49 усл.ед.

Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки:

Э_м=(m_зп-m_зш)·N=(8,8-5,247)·7500=26647,5

Экономический эффект (выбранного вида) изготовления заготовки:

Э_м=(С_зш-С_зп)·N=(2,49-1,02)·7500=11025усл.ед.

Вывод: на основании выше изложенных расчетов принимаем заготовку, полученную методом горячей объемной штамповки на ГКМ обычной точности. Технико-экономические расчеты показывают что заготовку полученным методом горячей объемной штамповки на ГКМ более экономична чем заготовка из проката.